無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)概述

摘 要：簡(jiǎn)單介紹無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)，包括它們的組成、分類和性能特點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中的組網(wǎng)方式和光功率計(jì)算等。

關(guān)鍵詞：無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) EPON GPON FTTx

中圖分類號(hào)：TN915.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（a）-0019-02

我國(guó)目前的主流有線寬帶接入技術(shù)主要包括ADSL、FTTB+LAN、FTTx等，其中光纖接入（FTTx）技術(shù)是今后一定時(shí)期內(nèi)的發(fā)展方向，它主要通過(guò)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

1 光纖傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)

光纖傳輸具有帶寬高、線路直徑小且重量輕、傳輸質(zhì)量高和成本低等優(yōu)勢(shì)。如今光纖的帶寬理論上已經(jīng)超過(guò)10GHz，每公里衰減小于0.3db，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)10～100Gb/s的傳輸也將成為可能；光纖即便包裹著保護(hù)套，也比同等的銅線尺寸小重量輕；更為突出的是，光纖傳輸抗干擾能力強(qiáng)，幾乎可以忽略附近各種電子噪聲源的干擾；此外，傳輸途中的低損耗可以增加中繼器間的距離，因此減少了外部設(shè)備的成本，降低了維護(hù)運(yùn)行費(fèi)用。

2 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的組成與分類

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）系統(tǒng)由局端設(shè)備（OLT）、用戶端設(shè)備（ONU/ONT）和光分配網(wǎng)（ODN）組成。所謂“無(wú)源”，是指ODN全部由無(wú)源光分路器和光纖等無(wú)源器件組成，不包括任何有源器件。PON技術(shù)采用點(diǎn)到多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，下行和上行分別采用時(shí)分復(fù)用（TDM）的廣播方式和時(shí)分多址（TDMA）方式傳輸數(shù)據(jù)。

PON技術(shù)可以細(xì)分為很多種，目前常見(jiàn)的有APON（ATM PON）、EPON（Ethernet PON）和GPON（Gigabit PON），它們的主要區(qū)別體現(xiàn)在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的不同。其中，APON以ATM作為數(shù)據(jù)鏈路層；EPON使用以太網(wǎng)作為數(shù)據(jù)鏈路層，并擴(kuò)充以太網(wǎng)使之具有點(diǎn)到多點(diǎn)的通信能力；GPON則結(jié)合了APON和EPON的優(yōu)點(diǎn)，使用ATM/GEM作為數(shù)據(jù)鏈路層，能夠?qū)Χ喾N業(yè)務(wù)提供良好支持，同時(shí)引入了更多的來(lái)自電信業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)行維護(hù)思想。目前，APON技術(shù)由于成本高，寬帶低，已經(jīng)基本被市場(chǎng)淘汰，主流代表技術(shù)為EPON和GPON。簡(jiǎn)而言之，EPON用簡(jiǎn)單的技術(shù)為大多數(shù)的主流業(yè)務(wù)提供足夠的功能和性能支持，GPON用復(fù)雜的方式為全部的業(yè)務(wù)提供完美的功能和性能支持。GPON較EPON具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它們兩者的簡(jiǎn)單對(duì)比如表1所示。

3 PON網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式

PON技術(shù)是一種點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，它是實(shí)現(xiàn)光纖接入（FTTx）的主要技術(shù)，如圖1所示，它由以下部分組成。

（1）光線路終端（OLT）：OLT作為局端設(shè)備，上行接入Internet和公共交換電話網(wǎng)（PSTN），下行提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口并經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)ODN和用戶側(cè)的ONU通信，OLT和ONU的關(guān)系為主從通信關(guān)系。

（2）光分配網(wǎng)絡(luò)（ODN）：ODN為OLT和ONU之間提供光傳輸手段，主要功能是完成光信號(hào)功率的分配，ODN是由無(wú)源光器件（光纖，光連接器和無(wú)源分光器等）組成的光分配網(wǎng)。

（3）光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）：ONU為光接入網(wǎng)提供遠(yuǎn)端用戶側(cè)接口，用戶側(cè)的終端設(shè)備（計(jì)算機(jī)，機(jī)頂盒，電話機(jī)等）通過(guò)ONU接入光網(wǎng)絡(luò)。

在PON網(wǎng)絡(luò)中，下行數(shù)據(jù)和語(yǔ)音信號(hào)使用1490nm波長(zhǎng)傳輸，上行數(shù)據(jù)和語(yǔ)音信號(hào)使用1310nm波長(zhǎng)傳輸。在某些國(guó)家，還使用1550nm波長(zhǎng)傳輸視頻廣播信號(hào)（CATV）。

4 光功率預(yù)算

光信號(hào)在PON網(wǎng)絡(luò)的傳輸過(guò)程中，不可避免的存在信號(hào)衰減。因此，在規(guī)劃設(shè)計(jì)PON網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須進(jìn)行光功率預(yù)算，以保證光信號(hào)傳輸?shù)絆NU端時(shí)有足夠強(qiáng)的功率，滿足數(shù)據(jù)通信的需要。光信號(hào)的傳輸損耗主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：每公里光纖上的損耗、分路器上的損耗、連接器上的損耗、接頭處的損耗等。

PON的損耗預(yù)算基于ITU建議G983.4，B類PON總損耗預(yù)算為22dB，C類PON為27dB，區(qū)分B類和C類PON在于使用激光的功率和光器件的質(zhì)量，損耗預(yù)算非常緊，特別是在設(shè)計(jì)上使用高端口數(shù)分路器時(shí)。PON中的分路器會(huì)產(chǎn)生內(nèi)在損耗，因?yàn)檩斎牍β时环职l(fā)到幾路輸出，分路器損耗要看分路比，1∶2分路器損耗大約為3dB，1∶32分路器損耗至少15dB。上行和下行信號(hào)都有該損耗，結(jié)合考慮接頭處，連接器和光纖本身的損耗，很容易理解為什么安裝時(shí)必須準(zhǔn)確雙向測(cè)量端到端的光損耗。

例如，系統(tǒng)的光功率預(yù)算為28dB，1∶16分路器損耗為13.8dB，連接器和接頭處損耗為3dB，老化損耗為1dB，光纖衰減分別為下行0.3dB，上行0.42dB。

（28-13.8-3-1）/0.42=24.28km

由此可以得出結(jié)論，對(duì)于該系統(tǒng)，OLT和ONU之間的最大傳輸距離約為24km。圖2是在ITU-TG984標(biāo)準(zhǔn)下，不同分光比情況下的最優(yōu)和最差傳輸距離。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著Internet的高速發(fā)展，特別是三網(wǎng)融合、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的應(yīng)用，用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求不斷提高。在這樣的大背景下，成本低、性能可靠的PON技術(shù)必將逐步取代傳統(tǒng)的DSL等接入方式，走進(jìn)千家萬(wàn)戶，這也就是人們通常所說(shuō)的“光進(jìn)銅退”。在不久的將來(lái)，通過(guò)PON接入技術(shù)，我們的家中只要拉進(jìn)一根細(xì)細(xì)的光纖，就能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)沖浪、撥打電話和收看電視節(jié)目，從而真正實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合。因此，PON技術(shù)在我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，有著非常光明的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]王婧，李斌.無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)研究[J].通信與信息技術(shù)，2008，2（1）：58-61.

[2]王琴.基于PON的FTTx的實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)通信，2008，6（1）：30-34.

[3]黃雪梅.EPON技術(shù)簡(jiǎn)介[J].信息系統(tǒng)工程，2011，4（1）：149-150.

[4]張梅梅.無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[J].網(wǎng)絡(luò)與信息，2008，12（1）：21.

[5]許彥敬.GPON與EPON比較在技術(shù)優(yōu)勢(shì)方面淺析[J].工程科技II，2011，5（1）：36，48.